BIO101 BIOLOGI UMUM Pertemuan VIII: PROKARIOT, PROTISTA, DAN CENDAWAN

Pogram Alih Jenis Manajemen IPB 20121

PROKARIOT, PROTISTA, DAN CENDAWAN

Pokok Bahasan Pendahuluan Pengelompokkan dan diversitas Prokariot Keragaman dan Struktur Protista Keragaman dan Struktur Cendawan

Bumi sekitar 3 milyar tahun yang lalu: Gunung yang mengeluarkan gas dan batuan Kehidupan (prokariot) telah ada Stromatolit: hamparan prokariot. Organisme eukariot belum ada Lima ratus tahun kemudian: Prokariot fotosintetik melimpah, menghasilkan O2 Atmosfer menjadi aerobik.

Pada saat ini, Prokariot masih dapat ditemukan Prokariot fotosintetik hidup dipermukaan stromatolit, mengumpulkan pasir dan partikel lain dari laut, terbentuklah lapisan sedimen dan prokariot bermigrasi ke permukaan dan tumbuh diatasnya

Stromatolit di Kanada Bagian Utara

Hamparan bakteri (tanda panah)

Prokariot berukuran kecil (1 5 um) dibanding eukariot (10 - 100 um) Ditemukan dimana saja - diluar atau di dalam tubuh - daerah yang dingin, panas, asam, basa, berkadar garam tinggi Beberapa penyebab penyakit: kolera, keracunan makananBakteri pada ujung jarum

Banyak spesies bermanfaat: bakteri pada saluran pencernaan, permukaan kulit

Berdasarkan ribosomal RNA (rRNA), Prokariot diklasifikasikan dalam 2 domain: Bacteria dan Archaea Gen pada Archaea: - Beberapa gen mirip dengan gen bakteri - Beberapa gen mirip dengan gen eukariot - Beberapa gen spesifik hanya ada pada Archaea. Diduga bahwa Archaea dan Eukaryot yang hidup saat ini berasal dari nenek moyang yang sama.

Karakter Sekuen rRNA

Bakteria Beberapa unik bagi bakteria

Archaea Beberapa unik bagi archaea, beberapa sesuai dengan eukariot Beberapa jenis dan kompleks Pada beberapa gen Pertumbuhan tidak terhambat Tidak ada Ada pada beberapa spesies

RNA polimerase Intron Respons terhadap Streptomycin dan Kloramfenikol Peptidoglikan pada dinding sel Histon yang berasosiasi dengan DNA

satu jenis, relatif kecil dan sederhana jarang Pertumbuhan terhambat ada Tidak ada

Kokus: Streptococcus pyogenes

Spiroketa: Borrelia burgdorferi

Basil: Bacillus thuringiensis

Tipe NutrisiFotoautotrof/fotosintetik Kemoautotrof Fotoheterotrof Kemoheterotrof

Sumber EnergiCahaya matahari Senyawa anorganik (H2S, S, Fe) Cahaya matahari Senyawa organik

Sumber KarbonCO2 CO2 organik organik

Prokariot dapat hidup bersama membentuk biofilm (terdiri atas 1 atau lebih spesies) Saat koloni Prokariot cukup besar: sel-sel mengeluarkan protein yang mengikat antar sel dan ke substrat Contoh biofilm: dental plague

dental plague

Dinding sel: peptidoglikan (bakteri), bukan peptidoglikan (Archaea) Bakteri Gram negatif: lapisan peptidoglikan tipis Bakteri Gram positif: lapisan peptidoglikan tebal

Beberapa bakteri memiliki kapsul:- Melekat pada substrat atau individu lain - Melindungi dari kekeringan dan dari sistim imun inang Beberapa memiliki pili/fimbriae: pili pelekat, pili seks

Kapsul

Fimbriae

Banyak bakteri memiliki flagela dengan penataan yang berbeda Kromosom bakteri bentuk sirkuler (di daerah nukleoid) Nukleus tidak bermembran Memiliki plasmid (DNA bentuk cincin selain DNA kromosom) yang bisa bereplikasi sendiri dan mengandung beberapa gen.Kromosom Plasmid

Beberapa prokariot dapat membentuk struktur adaptasi dalam menghadapi lingkungan yang tidak sesuai, yaitu endospora

endospora Endospora

Archaea: umumnya hidup di daerah ekstrim 1. Ekstrem halofil: di laut mati, danau Owens Halobacterium: hidup pada perairan dengan kadar garam 9% Warna danau dihasilkan dari kepadatan pertumbuhan archaea saat salinitas mencapai 15 20%. Warna ungu dari Halobacterium halobium, archaea fotosintetik yang tidak memiliki klorofil. Bakteriorhodopsin yang menangkap cahaya

Teluk San Francisco dengan hamparan arkaea

2. Ekstrem termofil: Hidup subur di air panas, ada yang dekat kawah bawah laut dalam dimana suhunya mendekati 100 oC, di Nevada geyser atau di Yellostone. Geogemma barossii berduplikasi pada suhu 121 oC. Pyrococcus furiosus, DNA polimerasenya untuk PCR

Koloni oranye dan kuning adalah prokariot thermofil

Archaea di Yellostone memberi warna hijau terang. Sulfolobus hidup di air kaya sulfur dan pada suhu 90 oC.

3. Metanogen (Archaea penghasil methan) Hidup pada lingkungan anaerobik, menghasilkan metan Hidup di dasar danau atau di rawa, saluran pencernaan sapi, rayap, herbivora lain yang makanan utamanya selulosa. Banyak ditemukan pada limbah peternakan Archaea ini akan melepaskan metan, sehingga berkontribusi pada pemanasan global.

1. Bakteri Penyebab Penyakit (Patogen) Prokariot patogen merupakan minoritas dari kelompok prokariot Umumnya menghasilkan eksotoksin atau endotoksin Eksotoksin: protein yang disekresikan oleh sel bakter Contoh: Clostridium tetani kejang otot (tetanus) Staphylococcus aureus toksin Kasus di Eropa 2011: E.coli menerima gen toksin dari ShigellaKoloni Staphylococcus aureus

Endotoksin: Komponen membran luar dari bakteri Gram negatif yang dilepas sel saat sel mati atau dicerna sel lain. Contoh: Neisseria meningitidis meningitis bakterial, dapat membunuh orang dalam waktu cepat (hari atau jam) Salmonella keracunan makanan, demam typhoid

Bakteri yang menyebabkan infeksi: Borrelia burgdorferi (spiroketa) penyakit lyme, jika tidak diobati menyebabkan artritis, penyakit jantung, kerusakan syaraf Pendidikan merupakan senjata penting untuk melawan penyakit yang disebabkan oleh infeksi. Penelitian yang lama untuk mengetahui cara pencegahan dan penyembuhan juga digunakan manusia untuk Borrelia burgdorferi, spiroketa yang dibawa tungau , penyebab penyakit lyme mengembangkan metode menggunakan patogen sebagai senjata biologi.

2. Bakteri sebagai Senjata Biologi a. Bacillus anthracis spora pada amplop dikirim ke senat Amerika tahun 2001: 18 orang sakit, 5 orang meninggal

Pembersihan lokasi yang tersebar spora Bacillus anthracis pada Oktober 2001

b. Bakteri Yersinia pestis: Dibawa oleh rodensia dan disebarkan oleh tungau. Jika masuk ke pembuluh darah, dapat menyebabkan kematian Infeksi di paru-paru, kerusakan jaringan paru-paru dan dapat menular pada saat batuk c. Bakteri Clostridium botulinum: Eksotoksin (racun terkuat di dunia) 30 gr toksin murni dapat membunuh seluruh penduduk USA. Toksin ini menghambat signal saraf sehingga menyebabkan kelumpuhan pada otot pernafasan. Ditemukan pada makanan dalam kaleng yang rusak (menggembung)

3. Bakteri yang Membantu Siklus Kimia dan Membersihkan Lingkungan Pemfiksasi nitrogen bagi tanaman Dekomposisi materi organik dan organisme mati Berperan sebagai bioremediasi, penanganan limbah Pengekstrak bijih logam: pertahun diekstrak lebih dari 30 juta kg tembaga dari tembaga sulfida

Tetesan minyak mentah

Bakteri

Penyemprotan pupuk di pantai yang tercemar di Meksiko. Pupuk akan menstimulasi bakteri pemakan minyak mentah yang umum ada di tanah. Cara ini meningkatkan proses degradasi minyak mentah sebanyak 5x.

Proses penanganan limbah cair. Pada sistem filter ada biofilm dari bakteri dan fungi yang membantu mendegradasi materi organik dari limbah. Hasil dari filter ini disterilisasi, kemudian dilepaskan ke sungai.

Protista: Termasuk eukariot Mempunyai lebih banyak keragaman struktur dan fungsi dibanding grup lain dalam eukariot Umumnya uniseluler, ada yang berkoloni, dan multiseluler Memiliki organel yang tidak dimiliki sel eukariot lain: vakuola kontraktil yang berfungsi untuk yang memompa kelebihan air. Reproduksi:seksual dan aseksual

Teori endosimbion Eukariot pertama mendapat mitokondria dari prokariot aerobik (alfa Proteobacterium) Eukariot heterotrofil mendapat sianobakteri fotosintetik plastida yang akan membentuk alga merah dan alga hijau Didukung data DNA: DNA plastida alga hijau dan alga merah berkerabat dengan sianobakteri,

Flagellata: mempunyai flagela Amoeba: mempunyai pseudopodia (kaki semu) Apicomplexa: mempunyai struktur apikal yang kompleks Ciliata: mempunyai silia Kapang lendir (slime mold)

Keragaman Protozoa

Giardia (Flagellata)

Trypanosoma (Flagellata)

Amoeba

Kapang lendir Paramaecium (Ciliata) Stentor (Ciliata) Plasmodium (apikompleksa)

Ganggang (Algae) Uniseluler (contoh: Diatom, Chlamydomonas) Multiseluler (seaweed)

1. Ganggang Kersik (Diatom)

Uniseluler, fotosintetik, hidup di laut dan danau Dinding bersilika: tahan pada tekanan 1.4 juta kg/m2 tekanan di setiap kaki meja yang ditempati gajah Energi simpanan: - laminarin (polimer glukosa) - minyak: sumber makanan protista, dan invertebrata

Ganggang (Algae) 2. Algae Keemasan Mengandung karotenoid kuning dan coklat Biflagel, terletak pada salah satu ujung sel Sebagai plankton fotosintetik air tawar dan laut Banyak spesies membentuk kista (lingkungan tak menguntungkan) Contoh: Dynobryan sp.

Synura sp.

Ganggang (Algae)3. Algae Hijau Komposisi pigmen seperti klorofil tumbuhan Hidup di air tawar, laut, dan beberapa spesies di darat Cara hidup: plankton, simbiosis dengan eukariot lain Uniseluler (Chlamydomonas ) dan multiseluler

Algae hijau: koloni dan uniselular

Alga hijau: Caulerpa sp.

Ganggang (Algae) 4. Algae Coklat Beberapa dilengkapi gelembung apung: pertahanan blade Giant seaweed(panjang stipe 60 m) Dinding sel: selulosa, polisakarida pembentuk gel (algin) untuk melindungi talus dari gelombang dan kekeringan Komoditas penting: - beberapa spesies dapat dimakan (Laminaria sp.) - algin sebagai pengental makananLaminaria sp. Turbinaria sp.

Ganggang (Algae)5. Algae Merah Pigmen fikoeritrin Adaptasi: - hidup di air dangkal: sedikit fikoeritrin (merah kehijauan), - kedalaman air moderat: banyak fikoeritrin (merah cerah), - air yang lebih dalam: sedikit fikoeritrin (hitam) Umumnya multiseluler, tidak sebesar giant seaweed Beberapa spesies dapat dimakan, Contoh: Palmaria palmata, Porphyra, Eucheuma sp.

Eucheuma sp.

Palmaria palmata

EUKARIOT: CENDAWAN (FUNGI)

Ciri-Ciri:

Eukariot heterotrof Absorpsi nutrisi melalui dinding sel Struktur somatik (soma=tubuh) umumnya haploid: - uniselular - multiselular - amuboid Struktur reproduksi: - spora seksual dan/atau aseksual dengan cara pembentukan yang beragam

39

Pengelompokkan CendawanCendawan: khamir, kapang, dan jamur Anggota Cendawan: Cendawan sejati Dinding sel tersusun atas khitin Chytridiomycetes, Zygomycetes, Ascomycetes, Basidiomycetes, Deuteromycetes

Cendawan semu Dinding sel tersusun atas selulosa: Oomycetes Cendawan protoctista Struktur somatik tidak berdinding Myxomycetes dan Plasmodiophoromycetes40

Khamir dan Kapang

Khamir (yeast) - Uniselular - Mikroskopis - Unisel sebagai struktur somatik dan reproduksi (Saccharomyces) Kapang (mold) - Multiselular - Mikroskopis - Hifa bersekat dan tidak bersekat b

koloni sel khamir

Cendawan air Ustilago maydis c nukleus sekat hifa septat

Penicilium

nukleus hifa aseptat

Kapang Mikroskopis

Kapang lendir seluler (anggota cendawan protoctista)

(*dok. Nuni Ariyanti, di hutan Sulawesi

Kapang lendir plasmodial (cendawan protoctista)

Sel amuboid: dalam klasifikasi 5 kingdom dimasukkan pada Protista

42

Jamur/Mushroom Multiselular dan makroskopis Cendawan sejati

Cendawan Sejati (Dok. Nunik S Ariyanti, Hutan Sulawesi Tengah)

43

Bagaimana Cendawan Mendapatkan Makanan?

miselium (kumpulan hifa) pada serasah absorpsi melalui dinding sel

enzim ekstraselular

bahan organik (molekul kompleks)

molekul sederhana

44

Cara Hidup dan Peranan Cendawan 1. Hidup Bebas: saprob, nutrisi dari bahan organisme matiJamur dekomposer Jamur budidaya

Pleurotus Penghasil pigmen merah

Ganoderm a Penghasil antibiotik

Monascus

Penampakan pigmen Agar-agar dengan Monascus yang Pewarna pigmen Ditumbuhkan pada media Monascus

Penicillium menghambat pertumbuhan bakteri Staphylococcus aureus

45

Cara Hidup dan Peranan Cendawan 2. Simbiosis Predator: struktur perangkap mengeluarkan ensim ekstraseluler untuk mendegradasi tubuh nematoda Parasit dan patogen Mutualisme: liken, mikoriza

Cendawan memerangkap Nematoda

Cendawan pada Telapak kaki

Bulir jagung Cendawan pada Dapat dikonsumsi Sebelum bulir jagung pecah sudah pecah jagung46

Cara Hidup dan Peranan CendawanLiken Asosiasi cendawan dengan algae atau cyanobacter - Cendawan menyediakan lingkungan tumbuh - Algae menyediakan sumber karbon - Cyanobacter memfiksasi N2 & penyedia N organik Bioindikator pencemaran udara Pewarna alami, makanan, bahan obat, parfum

47

Cara Hidup dan Peranan CendawanMikoriza Asosiasi cendawan dengan akar tumbuhan Hifa cendawan meningkatkan area permukaan absorpsi air dan mineral khususnya fosfat untuk tanaman. Akar mensuplai gula ke cendawan Dimanfaatkan sebagai pupukendomikoriza pada akar tanaman hortikultura Tanaman Pinus

vesikel cendawan tanpa mikoriza dengan mikoriza

48

Peranan Cendawan

aktivitas enzim

49

terima kasih